海洋生态学第一部分简述
海洋生态学期末复习
绪论
1. 生态学
- 生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学。
- 目的是指导人与生物圈（即自然、资源与环境）的协调发展。
2. 生态学研究的尺度
- 空间尺度：全球气候变化研究到温室气体实验模拟。
- 时间尺度：植物群落生态演替到原生动物演替。
- 组织尺度：分子、个体、种群、群落、生态系统等组织层次。
第一章 生态系统及其功能概论
1. 生态系统
- 一定时间和空间范围内，生物与非生物环境通过能量流动和物质循环所形成的自然整体。
2. 生态系统的整体性与有序性
- 整体性：整体大于部分之和。
- 有序性：客观事物存在和运动过程中表现出重复性和因果关联性。
- 无序性：表现出随机性和相互独立性。
3. 生态演替
- 群落随时间变化，由一种类型转变为另一种类型的生态过程。
4. 生态系统的组成成分
- 非生物部分：生命支持系统，提供生态系统中各种生物的栖息场所。
- 生物部分：
- 生产者：绿色植物、光合细菌和化能合成细菌的自养生物。
- 消费者：异养生物，通过对生产者的摄食、同化和吸收过程起到对初级生产者的加工和再生产作用。
- 分解者：异养细菌、真菌、放线菌、原生动物等微小生物。
5. 食物链
- 生物之间通过捕食关系形成的一环套一环的链状营养关系。
- 牧食食物链：从活体动物开始的食物链。
- 碎屑食物链：从动植物死亡尸体分解物开始的食物链。
6. 能量流动的非循环性
- 由于能量在转化过程中有部分能量消散为不能利用的热能。
7. 物质循环
- 任何物质或元素都处在循环的某一个阶段。
8. 反馈
- 正反馈：系统中的部分输出通过过一定路线又变成输入，起促进和增强的作用。
- 负反馈：输出反过来起削弱和减低输入的作用。
9. 协同进化
- 两个或两个以上具有某种关系的物种在进化过程中持续对对方的形状造成影响。
10. 生态系统分类与服务
- 自然生态系统和人工生态系统。
- 生态系统服务：自然生态系统在其生态运转的过程中所产生的物质及其所维持的生活环境对人类产生的服务功能。
第二章 海洋环境与海洋生态类群
1. 海洋三大环境梯度
海洋环境梯度主要包括三个维度的变化，它们对海洋生态系统和生物分布有着重要影响：
- 纬度梯度：从赤道到两极的温度和光照变化。
- 深度梯度：从海面到深海海底的压力和光照变化。
- 水平梯度：从沿岸到开阔大洋的营养物质和水质变化。
2. 海水某些物理特性的生态学意义
海水的物理特性对海洋生物的生存和分布具有决定性作用：
溶解性：海水中的无机盐易于被浮游植物吸收，对初级生产力至关重要。
透光性：光线穿透海水的深度影响光合作用的有效进行。
浮力：海水的浮力减轻了生物的结构负担，使得一些生物结构简单化。
海洋环境的稳定性对生物多样性和生态系统功能有积极影响：
热量分布：海洋的大水体和高比热容使得热量分布相对均匀。
海水组分稳定：pH值的稳定性为生物提供了适宜的生存环境。
氧气含量：海洋的氧气分布使得所有深度都有生物生存的可能性。
3. 海洋的垂直分层
海洋的垂直分层对生物的垂直分布和生态习性有重要影响：
- 上层海水：-200m以上，光照充足，是光合作用的主要区域。
- 中层海水：-1000m—-200m，光照减少，生物种类和数量有所变化。
- 深海：-4000m—-1000m，无光照，生物依赖化学合成能量。
- 深渊：-4000m以下，极端环境，生物多样性较低。
4. 海岸带
海岸带是海洋与陆地交界的重要区域，具有独特的生态特征：
- 潮间带：受潮汐影响，生物必须适应周期性的水淹和干旱。
- 潮下带：低潮线以下，受波浪作用较小，生物多样性较高。
5. 浮游生物
浮游生物是海洋生态系统中的重要组成部分，具有以下特点：
- 缺乏发达的运动器官：大多数浮游生物运动能力弱，依赖水流传播。
- 个体小：多数浮游生物需借助显微镜观察。
- 数量多、分布广：是海洋生产力的基础，也是能量流动和物质循环的主要环节。
- 类别：
- 桡足类：是浮游甲壳动物的最主要类别，对水团和海流有指示作用。
- 水母类：身体柔软、透明，含有大量水分，具有触手和刺细胞用于捕食。
- 栉水母类：身体柔软透明，无刺细胞，具有栉板和黏胞用于捕食。
6. 漂浮动物
漂浮动物特指生活在海水最表层和表层膜上的一类生物，它们通常具有适应漂浮生活的特殊结构。
7. 游泳生物
游泳生物是具有发达游泳器官和游泳能力的一类大型动物，具有以下特点：
- 流线型身体：减小游泳时的阻力。
- 浮力适应机制：保持身体悬浮在一定的水层内。
- 空气呼吸的游泳动物：具备肺这种充气腔，有助于保持浮力。
- 洄游类型：包括产卵洄游、索饵洄游、越冬洄游，代表游泳动物生活史的不同阶段。
8. 底栖生物
底栖生物是由生活在海洋基底表面或沉积物中的各种生物组成的群落，它们对海洋生态系统的物质循环和能量流动起着重要作用。
9. 污损生物
污损生物是指附着在船底、浮标和一切人工设施上的动、植物和微生物的总称，它们的存在会对人类活动产生一定影响。
第三章 海洋主要生态因子及其对生物的作用
1. 生态因子
- 定义：环境中对生物生长、发育、繁殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。
- 生物因子：生物周围的同种和异种的其他生物，各种生物互为环境中的生物因子。它们之间的关系主要是营养关系。
- 非生物因子（理化因子）：海洋环境中的主要非生物因子包括光照、温度、盐度、海流和各种溶解气体等。
- 人为因子：作为一种重要的环境因子，以强调人的作用与其他生物之间具有原则性的区别。
2. 限制因子与耐受定律
任何接近或者超过某种生物的耐受极限而阻碍其生存、生长、繁殖或扩散的因素。
利比希最小因子定律：植物的生长取决于处在最小量状况的必需物质。当环境仲谋物质的量接近于植物所需的最低量时，该物质就对植物的生长和繁殖起限制作用。
谢尔福德耐受定律：生物对各种环境因子的适应有一个生态学上的最大量和最小量，它们之间的幅度称作耐受限度。如果其一因子的量增加或降低到接近或超过这个界限，生物的生长和发育就受到影响，甚至死亡。生物只能在耐受限度所规定的生态环境中生存，这种的最大量和最小量限制作用的概念就是所谓的谢尔福德耐受定律。
3. 生态幅与耐受性定律补充
- 生态幅：环境因素对生物发生影响的范围。
- 耐受性定律补充：
- 生物对不同生态因子的耐受范围不同；
- 某一限制因子的改变可能会引起生物对其他因子的适应能力改变，如镁离子减少影响叶绿素的合成从而影响光合作用引起对二氧化碳的适应能力改变；
- 生物实际上并不是在某一生态因子的最适范围内生活，这是因为生态因子之间的相互作用妨碍生物利用最适宜的环境条件。
4. 海水对光照的吸收情况
- 透入海水的光：大约有50%是由波长大于780nm的红外辐射组成，并且很快就被吸收转化成热能，还有很少量波长小于380nm的紫外辐射进入海水后也被快速吸收、散射，其余50%左右的可见光可以透入较深水层。基本上是光合作用所利用的波长，称为光和有效辐照。
5. 真光层
- 定义：有足够的光照可供植物进行光合作用，其光合作用的量超过植物呼吸的消耗。大洋区真光层可超过150m，沿岸区可减少到20m或更浅。
6. 海洋动物的昼夜垂直移动
- 逃避捕食者：依靠视觉捕猎的捕食者。
- 夜间摄食：在温度较低的下层度过白天，减少代谢的消耗。
- 遗传交换：增加了个体间遗传物质交换和重新组合的机会。
- 避免紫外线伤害：紫外线的伤害。
- 激素调节：褪黑素的分泌有明显的昼夜节律。
7. 海洋生物的发光现象
- 同种集群的识别信号。
- 作为对捕获物的引诱。
- 作为照明和对敌害的警告或掩护光幕。
- 防御机制：使攻击者可见，并吸引来自更高营养级的捕食者的注意。
8. 两极同源和热带沉降
- 两极同源：南北半球高纬度的生物在系统分类上表现为密切的关系，有相应的种、属、科存在，这些种类在热带海区消失。
- 某些广盐性和广深性的冷水种：其分布可能从南、北两半球的高纬度表层通过赤道区深水层成为一个连续的分布。
9. 海水组分恒定性规律
- 大洋海水的盐度：会因为各海区蒸发和降水不平衡有差异，但其主要例子组分之间的含量和比例几乎恒定。
第四章 生态系统中的生物种群与动态
1. 海洋生物种群数量的统计方法
海洋生物种群数量的统计主要采用以下方法：
- 所有个体直接计数：对一定区域内的所有个体进行直接计数。
- 取样调查法：通过取样来估计整个种群的数量，这是绝大多数时候采用的方法。
- 标记重捕法：通过对个体进行标记和重捕来估计种群大小。
2. 阿利氏规律
阿利氏规律描述了种群密度与种群生存发展的关系：
- 最适密度：种群密度过低或过高对种群的生存与发展都是不利的，每一生物种群都有自己的最适密度。
3. 集群现象
自然种群在空间分布上形成或大或小的群，是种群利用空间的一种形式：
- 意义（以鱼类为例）：
- 利于个体间的交配与繁殖。
- 利于种群内的个体互助作用。
- 利于种群索饵。
- 鱼群游动时可形成有利于游泳的动力学条件，提高游泳效率。
- 可能改变环境的化学性质。
4. 内禀增长率和种群数量加倍时间
- 内禀增长率（最大增长率）：种群处于最适条件（空间不受限制、理化环境处于最佳状态、没有天敌出现）下的增长率。
- 种群数量加倍时间：每天增加世代数的倒数。
5. r-对策者和k-对策者
- r-对策者：因其生境不稳定，种群数量很不稳定，种群超过环境容纳量不致造成进化上的不良后果，它们必然尽可能利用资源、增加繁殖，充分发挥内禀增长率。
- k-对策者：种群密度比较稳定，经常处于环境容纳量的K值上下。因生境长期稳定，环境容纳量也相当稳定，种群超过K值反而会由于资源的破坏导致K值减小，从而对后代不利。
6. 两类种群调节因素
- 非密度制约因素：对种群的影响与种群的密度无关，即强度是独立于种群密度之外的，在任何密度下种群中总是有一个固定百分数受到影响或被杀死。
- 密度制约因素：作用强度随种群密度的变化而变化，而且种群受到影响的比例也与种群大小有关。
7. 遗传漂变
遗传漂变是指等位基因因为种群数量太少而在世代间传递时发生较大变化的现象，这种由于随机因素而逐渐丧失遗传变异的现象称为遗传漂变。
第五章 生物群落的组成结构、种间关系和生态演替
1. 相似性系数
测量群落间或者样方间种类组成相似程度的一种指标，表示方法见课本P89。
2. 优势种
- 群落中数量和生物量占比例最多的一个或几个物种。
- 反应群落特征的种类。
3. 优势种的标定
4. 关键种
- 对群落的组成结构和物种多样性有决定性作用的物种。
- 这种作用相对其丰度而言非常不成比例。
- 关键种对群落的控制作用是通过捕食作用来实现的，称为关键捕食者或关键被食者。
5. 冗余种
- 从群落中被去除时由于其功能作用可以被其他物种所替代而不会对群落的结构、功能造成太大影响。
- 在生态环境遭到破坏或环境不断恶化时可能转变为关键种，是生态系统功能丧失的一种保险。
6. 先锋种
- 在一个受破坏丧失原有植物群落环境或群落演替早期，较早出现且相对易生存的物种。
7. 入侵物种
- 竞争力强易成为优势种。
- 群落不稳定时易成为先锋种。
8. 化感作用
植物在其生长发育过程中通过向环境释放特定的代谢产物改变其周围的生态环境。
9. 高斯假说（或称竞争排斥原理）
- 亲缘关系接近的、具有同样习性的物种不可能长期在同一地区生活。
- 完全的竞争者不能共存，因为它们的生态位没有差别。
10. 生态位
- 是某一个物种的个体与环境之间特定关系的总和。
- 生态位的维数缩减到栖息地点、食物对象和活动时间的三维空间。
11. 非生物气候因素、物种间的相互作用、物种的迁移能力
- 影响物种分布的主要因素。
12. 物种多样性指数
两个计算公式：辛普森多样性指数、香农-威弗多样性指数。
辛普森多样性指数：
香农-威弗多样性指数：
其中， 为物种总数， 为第 个物种的个体数占总个体数的比例。
13. 稳定性
- 弹性（恢复力）：指群落或生态系统受干扰后恢复原来状态的能力。
- 抗性（抵抗力）：指群落的复杂性受到干扰后产生的变化大小，及衡量受外界干扰而保持原来状态的能力。
14. 影响群落构成的因素
- 捕食作用
- 竞争
- 空间异质性（小生境）
- 干扰
第六章 海洋初级生产力
1. 总初级生产力与净初级生产力
- 总初级生产力：光合作用中产生的有机碳总量。
- 净初级生产力：总初级生产力扣除生产者消耗后其余的有机碳产量。
2. 叶绿素含量的测定方法
- 荧光测定法
- HDLC高效叶绿素测定法
- 分光光度法
3. 海洋初级生产力的测定方法
- 叶绿素的荧光测定法
- 碳十四示踪法
- 黑白瓶测氧法
- 水色遥感扫描法
4. 浮游植物最大生长速率与营养盐浓度的关系
- 米氏方程（酶动力学方程）：
其中， 为反应速率， 为最大反应速率， 为底物浓度， 为米氏常数。
5. 再生生产力和新生产力
- 在真光层中再循环的那部分N为再生N或称再循环N，由真光层外提供的N称为新N。
- 由再生N碳源支持的那部分初级生产力称为再生生产力，由新N源支持的那部分初级生产力称为新生产力。
- 新生产力和再生生产力之和就是总初级生产力。
6. 海洋食物网和能流分析
- 微型生物食物环：溶解有机物通过细菌二次生产后产生的异养细菌-原生动物-后生动物的摄食关系。
- 异养细菌在有机碳的转化过程中起关键作用，充当“生产者”的角色。
7. 粒径谱
- 把粒度级按一定的对数级数排序，这种生物量在对数粒级上的分布称为粒径谱。
